《现代机械设计方法》试卷

全国见习机械设计工程师资格认证考试

“现代机械设计方法”试卷（笔试部分75分）

2006年4月8日

姓名

一、简答、填空（每空2分）题（37分）

1．创新设计有几种形式，是什么？（5分）

2．企业开展创新设计的重要性是什么？（5分）

3．体力是分布在物体的力，作用在物体的每一个质点上，如重力、运动物体的惯性力和磁力等。

4．如果过弹性体内的任一点的某一斜面上的切应力等于零，则该斜面上的正应力称为该点的。

5．弹性力学从静力学、几何学和物理学三个方面对研究对象进行分析，推导出物体内应力分量与体力、面力分

量之间的关系式，称为方程，应变与位移之间的关系式称为

方程，应变分量与应力分量之间的关系式称为方程。

6．在有限元工程实际应用中，为减小解题规模的常用措施有什么。（5分）

7. 在机械可靠性设计中，分布是描述零件疲劳寿命的一种主要概率分布形式。

8. 可靠性指产品在规定的条件下，内完成的能力。

9. 某零件应力xl＝σ～N (

μ，σ2) MPa，屈服强度xs ＝σs～N (Sμ，Sσ2) MPa，正态分布联结系数表达式为。

10. 并联系统的可靠度任何一个单元的可靠度。

11.当产品失效率λ(t)为常数λ时，平均寿命θ等于。

二、最优化问题的数值迭代计算中，通常采用哪三种终止条件（准则）？（10分）

三、写出用外点法和用内点法求解

()x

X

f

n

R

D

X

=

?

∈

m in

，

()0

1

:≥

-

=x

X

g

D最优化问题的惩罚函数。（10分）

四、某厂生产一个容积为8000cm3的平底、无盖的圆柱形容器，要求设计此容器、使之消耗原材料最少。试写出这一优化问题的数学模型。（10分）

五、当要求系统的可靠度

9.0

=

S

R

，选择3个复杂程度相似的元件串联工作时，每个元件的可靠度应为多少？

（8分）

见习机械设计工程师资格认证考试

“现代机械设计方法”试卷（闭卷）

见习机械设计工程师资格认证北京培训考试中心

2005年9月

姓名____________ 准考证号____ ______

一．选择题：（每小题2分，共16分）

1．设F（X）为二维连续可微函数，则在已知点处函数的梯度方向是[ ] 。

A．过该点与坐标轴垂直的方向B．过该点与坐标系原点的边线方向

C．过该点函数等值线的切线方向D．过该点函数等值线的法线方向

2．若外点法惩罚函数表达式为φ(X,M(k))=F(X)+M(k) ∑ {max [gu(X),0]}2，(gu(X)≤0),则当初点选在可行域内时，惩罚项M(k)∑{max [gu(X),0]}2,应为[ ] 。

A．正值B．负值C．零D．无穷大

3．平面应变问题中，垂直该平面方向的[ ] 。

A．应力为零，应变不为零B．应力不为零，应变为零

C．应力、应变均为零D．应力、应变均不为零

4．描述应力与应变关系的方程称为[ ] 。

A．平衡方程B．物理方程C．几何方程D．虚功方程

5．只利用目标函数值（不用导数）的无约束代化方法是[ ] 。

A．共轭梯度法 B．Powell法C．梯度法

6．函数F(X)为在区间[20,30]内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点23和26，若F(23)

A．[20,26] B．[20,23] C．[23,26] D．[26,30]

7．某批电子器件2000个，开始工作至100h内有50个损坏，求该批电子器件工作到100h的可靠度。[ ] A．1950/2000 B．1900/2000 C．1850/2000 D．其它

8．描述应变与位移关系的方程称为[ ] 。

A．平衡方程B．物理方程C．几何方程

二．简述有限元法分析问题的基本步骤(10分)

三．简述单刚矩阵集成总刚矩阵的方法(12分)

四．请对各种优化方法（梯度法，牛顿法，坐标轮换法，Powell法，惩罚函数法）应用条件，方法特点进行评价。（12分）

五、机械可靠性设计的主要特征是什么？（5分）

六．写出可靠度、不可靠度、失效概率密度函数的表达式（指出各符号含义）。并用图形表示可靠度、不可靠度与失效概率密度函数之间的关系。（9分）

七、用梯度法对函数F(X)=x12+4x22求极小点，取初始点x(0)={1,1}T，只要求迭代一次，求出x(1)及F(x(1))值。（8分）

八、100个产品工作到80h尚有80个能正常工作，到82h时有75个能正常工作，求失效率

(80)

。（3分）

九、创新设计考题（开卷考试25分）

1．为了将一桩子打入泥土中，人们常常采用尖头桩子，但这样一来会降低桩子的稳定性，使其容易偏离原来的位置，试解决这一工程矛盾。

2．设计一种即便于拿取钥匙又安全可靠的新型钥匙链。

要求

⑴拷贝有关页面

⑵给出创新设计方案,并进行必要的说明（包括创新原理和技术矛盾）。

一、填空题（每小题2分，共16分）

1、CAD的英文全称______ _，它是利用计算机辅助设计师进行_______和_______的设计与分析，以达到理想的目的或取得创新成果的一种技术。

2、产品结构和配置管理以为底层支持，以为其组织核心，把定义最终产品的所有工程数据和文档联系起来，实现产品数据的组织、管理和控制，并在一定目标或规则约束下向用户或应用系统提供产品结构的。

3、CAD/CAM系统的软件分为三大类：_______、_______和_______。

4、按自动化程度可以把数控编程分为_____ __和_______ 两类。

5、专家系统（Expert System）是一个智能化的计算机程序，它运用_______和_______步骤来解决只有_______才能解决的复杂问题。

6、实体造型系统现有两种通用技术：______ ___和_ ______ __。

7、产品数据管理PDM，英文全称___ ____，它是用来管理所有与产品相关信息（包

括零件信息、配置、文档、CAD文件、结构、权限信息等）和所有与_______相关过程（包括过程定义和管理）的技术。

8、在三维几何建模系统中，一般常用三种建模方式：_ ______ __、_ ______ __和_ ______

二、单项选择题（每小题1分，共7分）

1、CAD设计资料的类型可以归结为数表和（）两大类。

（a）文档(b)软件(c) 初步设计(d)线图

2、创成式CAPP系统是以逻辑算法加决策表为其特征；而智能型CAPP系统则以（）为其特征。

（a）人工干预(b)存储与积累(c) 综合分析(d)推理加知识

3、在计算机辅助工艺设计的步骤中，工艺路线和工序内容拟定阶段应该确定毛坯类型，其主要内容有（）的选择、加工方法的选择和加工顺序的安排等项，这几项工作相互间紧密相关，应统筹考虑。

（a）工时(b)刀具(c) 机床(d)定位和夹紧方案

4、网络化CAPP系统分为服务器端和（）。

（a）终端(b) 客户端(c) 工作站端(d) 其他

5、CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了包含CAM狭义定义所有内容外，它还包括制造活动中与（）有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。

（a）位置控制装置(b) 硬件(c) 软件(d) 物流

6、数控装置中，存储器分为固化存储器(ROM)和（）。

（a）随机存储器(RAM) (b)固定存储器(c) 移动存储器(d) 其他

7、PDM系统的功能中，电子仓库（V ault）保存了管理数据的数据（元数据）以及指向描述产品的相关信息的（）和文件的指针。

（a）物理地址(b) 数据组合(c) 物理数据(d)逻辑数据

三、多项选择题（每小题2分，共12分）

1、CAD包括以下内容：（）。

（a）优化设计(b)有限元分析(c) 性能分析与计算机仿真

(d) 计算机辅助制造

2、CAD系统的硬件由以下部分：（）组成。

（a）计算机(b)外围设备(c)CPU (d)网络系统

3、设计资料的处理和存储的基本方法有以下几种：（）。

（a）公式化(b) 数组化(c) 数据文件(d) 数据库

4、特征造型的概念是广义的，包含16种典型特征，以下（）几种是典型特征。

（a）形状特征(b) 精度特征(c) 管理特征(d) 装配特征

5、CAPP有（）几种基本类型。

（a）创成式CAPP系统(b) 检索式CAPP系统(c) 派生式CAPP系统

(d) 机械式CAPP系统

6、CAPP是通过向计算机输入被加工零件的几何信息和工艺信息，由计算机自动输出零件的（）的过程。

（a）BOM表(b)工序内容(c) 设备信息(d) 工艺路线

四、简答题（每小题5分，共10分）

1、简述CAPP有哪几种基本类型。

2、什么是数控加工？数控装置有哪些类型？

五、分析题（8分）

在立式数控铣床上加工如图所示的零件轮廓外形，其中：可以选择刀具的直径为φ10mm，偏置号为H01，偏置量为+5.0mm。写出数控加工程序单。

六、编程题（7分）

以C语言为程序设计语言，采用选择排序法或冒泡法编制程序对6个数进行排序(从小到大)。